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电能质量的优劣影响电力系统的安全和运行,对电能质量进行管理是电力系统运行的重要部分。世界各国对电能质量的检测和分析给予广泛关注,并制定了相应的电能质量标准。上世纪90年代,国家技术监督局颁布了统一的电能质量标准,但标准在实际执行中存在歧义。根据旧国标和现代电能质量出现的问题,2008年,国家技术监督局对电压不平衡度、电压偏差、电压波动与闪变的国标进行修订。根据新国标的修订,如何更新电能质量算法并研发电能质量检测设备,使其同时满足新国标和工程应用的要求,已经成为电力行业的研究热点。本文基于电能质量的新国标规定,结合“电弧炉有源综合补偿”项目,设计了符合新国标规定的电能质量算法,在此基础上研发了符合新国标要求的电能质量检测设备样机。论文开展的主要工作如下:新旧电能质量国标对比分析。研究了新国标对电压电流有效值、谐波、三相不平衡度、电压偏差、电压波动与闪变等电能质量指标的定义,详细对比了新旧国标对上述指标在测量方法、数值计算和数值限定的改变,特别总结了谐波、三相不平衡度、电压偏差在新国标中的18处修订。根据新国标的修订,对本文的算法设计和样机研发提出具体要求。电能质量算法设计及仿真。根据新国标规定和电弧炉项目要求,对谐波采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,FFT),重点研究了基2-DIF FFT的原理,并以此为基础设计算法;对三相不平衡度采用对称分量法,并与信号延时法进行对比验证;对电压偏差、电压波动与闪变采用半周波离散化的算法。基于Matlab平台编写了电能质量算法的m语言代码,设计了UI显示界面,搭建了电弧炉项目的仿真模型,对比仿真结果和国标计算的理论值,验证了算法的正确性。电能质量检测系统硬件和软件设计。基于Quartus平台完成m语言代码转换,在FPGA中实现电能质量算法的设计,重点研究了FFT IP核的开发和仿真验证;针对项目要求,设计了FPGA+ARM的检测控制板和信号调理底板,实现了ARM和触摸屏的通信功能。实验验证。在电弧炉项目现场完成实验测试,与同步检测的专业电能质量分析仪数据对比验证。实验结果表明,样机装置能够满足项目对数据采样存储、数据运算与通信上的要求,电能质量算法满足预期设计,样机装置符合国标要求和工程应用。